化工原理实践教学的探索

邢志勇+付颖+叶非+王丽波+赵李霞

摘要：本文讨论了农业院校化工原理实践教学的实施及其教学效果。通过对化工原理实践教学内容与方法的改革，培养了学生工程应用能力，提高了化工基本实验操作技能，强化了动手能力；促进了该课程实践教学质量的提高。

关键词：化工原理；实践教学；改革

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）16-0107-02

化工原理课程作为高等院校化工及其相关专业的学生必修的一门专业基础课，其主要特点是工程观念很强，在教学中起到了从理论过渡到生产实际的桥梁作用是显而易见的。化工原理是我校应用化学专业及生命科学等专业开设的一门专业基础课程，该课程重点讲授的内容是化工生产过程中所涉及的各种单元操作的基本原理以及相应的典型设备的设计和操作。鉴于该课程是一门实践性很强的工程技术类课程，如何提高化工原理的实践教学的质量，至始至终都是从事化工原理课程教学的同行们极为关心的问题。我们教研组在原有课程的基础上，将化工原理课程分为理论教学、实验教学和实践教学三个部分，意在加强基础理论教学的同时，努力提高实践性环节的教学质量，培养学生在工程意识、工程思维和工程方法等方面的能力，并在工程实践上得到必要的训练，力争培养和造就出创新意识强、实践能力突出、竞争力强的高层次卓越人才，以适应现代人才培养需求，对卓越农林人才的培养也起着重要作用。

一、实践教学的必要性

目前，化工原理教学是把重点放在化学工程的过程中的动量传递、热量传递和质量传递，也就是通常所说的“三传”上，在授课过程中，针对每一个基本单元操作，教师都会进行详细的公式推导和抽象计算，仅就化工原理课程具有极强应用性的特点而言，学生根本无法体验。而且由于所用教材中选用的事例过程一般都比较陈旧，不能全面地反映现代科学发展现状，学生知识面的扩展在很大程度上受到了限制；且理论课所占比重较大，实验课学时较少，实践课更是可有可无，进而导致了目前化工原理的教学面临着这样一种现状，即理论教学与生产实际严重脱节，学生在解题方面能力很强，而对于分析并解决生产过程中的实际问题能力却是相当匮乏的。化工原理的授课内容几乎涵盖了化工生产装置中所有的单元操作，而若干个单元操作和某一化学反应单元就构成了一个化工生产装置。例如，在造纸工业中所涉及的离心泵的安装，离心分离、过滤和传热等相关的理论都是化工原理课程中所学习的基本单元操作中涉及到知识。而单单靠理论教学中所学习到的传热、精馏等相关知识去解决工程实际问题是远远不够的。随着社会的不断发展，生产企业对高校所培养的化工相关专业人才的要求逐年提高，对化工原理课程的教学做适当的调整，以适应当今社会的需求就显得尤为重要。因此，在教学中加强实践性教学环节、实验和课程设计，不仅可以增强学生对课堂教学内容的理解，巩固所学的理论知识，而且能够培养学生理论联系实际、分析问题和解决问题的能力，对提高学生综合素质与创新能力有着重要的作用。

二、实践教学的改革

1.重视计算机在化工原理设计中的应用。计算机在化工原理课程设计中的应用主要体现在以下两个方面：首先是设计过程中所涉及到的工艺计算，由于工艺计算中往往会用到比较复杂的经验公式，这些公式用手工计算不仅存在费事费力、计算结果的准确性不高的缺点，而且教师检查学生的计算结果是否正确也很困难。因此，我们教研组制作了课程设计中涉及工艺计算的相关课件，教给学生自学，学生通过学习可以在工艺计算中节省大量时间，降低劳动强度，也便于教师检查学生计算结果的正确；其次是AutoCAD绘图，鉴于AutoCAD功能的强大，计算机的逐渐普及和学生计算机水平逐年的提高，我们在第一堂课时就要求学生在课余时间学习如何利AutoCAD进行绘图，并安排相应的时间进行答疑，为后续的课程设计顺利进行奠定基础。

2.加强实验教学力度，努力提高实验教学质量。针对理论课教学，我们实验课设置了离心泵特性、传热综合、流体流动阻力及精馏等相关实验，实验理论课是由教师在实验前先将学生分好组，并给每个组分配相应的实验内容（各组所做的实验内容不相同），要求每组学生把实验的基本原理、流程、注意事项等内容做成PPT。实验理论课时，首先每个小组的组长讲解本组的实验内容，而后同组其他成员做补充，最后由教师对学生在讲解过程中出现的问题做解析。教师在解析时主要精讲实验中遇到涉及到的常用设备的使用方法，实验过程中常见事故的处理方法，着重强调学生在做实验所需遵守实验操作规程、注意事项及如何调试设备等。在精讲过程中，我们会设计一些问题来提问学生，学生也会意识到相应教学内容的重点、难点是什么。这种教学模式不仅能够督促并检查学生实验理论的预习情况，而且学生在独立思考问题和解决问题的能力等方面也得到了锻炼。

我们会在实验开课的前一周安排时间开放实验室，教师只做适当的指导，主要由学生根据实验内容准备实验所需的材料，并调试实验所用的仪器。实验过程中时，每个组员各负其责，教师会提醒学生注意实验的分工合作，培养协调一致、互帮互助的团队精神。这种教学方法可以使学生在预习过程中积极主动地去了解实验流程及相关仪器设备，并掌握其使用方法，学生也会主动去思考实验测定参数的由来、实验过程中的注意事项，预期的实验结果等。学生由被动地去重复实验转变为主动思考如何去设计实验方案，学生的自主学习的能动性被调动起来，学习兴趣提高了，实验效果得到了明显的改善，教学质量有了大幅度的提高。

3.完善化工原理课程设计的实践教学环节。化工原理课程设计是化工原理课程教学中考察学生对所学知识综合运用的重要环节，该过程要求学生有较强的综合性和实践性能力，也有助于学生对所学理论知识的理解，对于培养学生综合分析问题和解决的问题能力并树立正确的工程意识起到重要的作用。化工原理课程设计是在教师讲学完化工原理基本理论，完成化工原理实验基本后，学生利用所学基础知识，自主设计一个实际生产过程中的单元设备。化工原理课程设计目的就是在于培养学生综合运用化工原理及相关课程的基本知识，加强学生查阅资料、数据处理能力、提高学生在化工制图的水平，以及如何以简洁的文字和图表表达设计结果的能力，让学生受到一次化工单元操作设备工艺设计的基本训练。为此，我们组织学生去实习基地参观学习，其中包括光宇集团铅酸蓄电池的生产工艺流程，黑龙江省农科院园艺分院小浆果加工生产工艺流程，黑龙江天龙药业有限公司片剂生产车间等。在参观之前提前告知学生参观的内容，布置好设计的题目，分好组，目的是让学生带着任务去参观学习，参观后各组抽签来确定相应的作业。根据学生的整体表现给出最终的成绩。具体做法如下。endprint

（1）准备充分，确保课程设计的顺利进行。①首先给学生指派课程设计相关的题目，鉴于化工原理课程设计所要解决的是企业在实际生产过程中所遇到的问题，具有极强的实战意义。因此，我们教研组是在综合考虑了以下几个问题后确定了选题的标准：首先，由于每个企业所生产的产品是千差万别的，各产品相应的生产流程和所用设备也是各具特色，所以给学生布置的题目就应具有共性的题目而非具有个性的题目；其次，目前企业普遍缺乏工程技术人员，所以企业在招聘时所需求的专业技术人员是复合型的人才，也就是既要懂工艺，又要懂设备，还得会操作的技术人员。如果我们的毕业生知识面窄，要么懂工艺不懂设备，要么懂设备不懂工艺，无法适应企业的需求。因此，我们在进行课程设计时要求学生既进行工艺设计，又进行设备设计，并提交设计报告和设计图纸；此外，在题目的难易上也是仔细考量，如果题目太深，内容过多，会造成学生学习压力过大，负担过重，难以在规定时间内完成任务，也就达不到课程设计的目的；反之，如果题目过于简单，内容过少，会造成与培养工程素养和实践动手能力的要求不相符。因此，题目的选择主要从适合学生能力培养要求方面作为出发点，并与实际相结合。我们选题的原则是：难度适中，符合学生实际知识水平，经过努力能够圆满完成。②指导教师要做好包括工艺计算、主体设备结构图的绘制和说明书的编制等方面的指导和答疑。工艺计算部分考察的重点在于学生计算公式的正确选取、物性参数的查取和图表的利用能力，而设备结构图绘制部分考察的重点在于学生化工制图能力的基本训练。

（2）考核方法的改进。对课程设计成绩的确定，如果只注重设计说明书，就会造成学生之间抄袭的现象。为了避免上述情况，使课程设计取得更好的效果，我们从课程设计前、中、后三个阶段综合考评，具体规定如下：①设计前：根据学生查阅资料，参观过程中的认真程度，纪律表现等方面给出成绩，其结果占课程设计终评成绩的10%。②设计中：从实习基地参观的第二天开始直至结束，指导教师会根据每个学生的认真程度、独立设计能力、设计进度以及学生在分析问题和解决问题等方面的能力来给出成绩，这部分是课程设计的重点考察部分，故占得比重较大，占到课程设计总成绩的50%。③设计后：课程设计结束后，根据设计图纸及计算说明书评定成绩。其结果占课程设计终评成绩的40%。

由于在去实习基地之前已选好题目，事先也会通知学生评定成绩的标准，所以绝大多数学生在设计过程中都很积极主动，而且那些平时学习态度不端正的学生，也因为感到较大的压力，端正了学习态度，很大程度上杜绝了抄袭现象的发生，学生完成课程设计的质量有了显著的提高。

三、结语

通过对化工原理实践教学的实施，激发了学生学习的兴趣和积极性，加深了学生对化工理论知识的理解和掌握，培养了学生获取知识的能力、总结概括的能力，发现及解决工程问题的能力，并且有助于学生养成良好的科学素养。学生由于实践能力的提高，我校应用化学专业毕业的学生受到了雨润集团、哈药集团等大型企业的欢迎，就业形式有了明显的好转。endprint